Realizați o unitate adecvată de expunere la PCB dintr-o lampă ieftină de întărire a unghiilor UV: 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Ce au în comun producția de PCB și unghiile false? Amândoi folosesc surse de lumină UV de intensitate ridicată și, după noroc, acele surse de lumină au exact aceeași lungime de undă. Doar cele pentru producția de PCB sunt de obicei destul de costisitoare, iar cele pentru unghiile false au un preț mai competitiv.

Această instrucțiune este despre modul de utilizare a unui astfel de dispozitiv pentru a construi o sursă de lumină cu costuri reduse, potrivită pentru expunerea diferitelor materiale sensibile la UV întâlnite în producția de plăci cu circuite imprimate, cum ar fi fotorezistentul cu film uscat și masca de soldat cu UV.

Pe lângă faptul că este un cost foarte mic (în jur de 20 USD pentru toate materialele necesare), această versiune abordează câteva probleme pe care le-am văzut pe alte dispozitive de pe intertuburi:

• Colimare: pentru a expune pur și simplu o placă cu caracteristici destul de grosiere, nu ar trebui să faceți nimic din toate acestea. Puteți folosi uscătorul de unghii așa cum este și îl puteți numi o zi. Dar pentru a putea expune caracteristici mici (până la 5mil, conform acestui site), trebuie să vă asigurați că toate razele UV provin din aceeași direcție, care este exact perpendiculară pe placa pe care o expuneți.
• Uniformitatea iluminării pe întregul plan de expunere. Imaginați-vă că doriți să expuneți o tablă foarte mare, de ex. A4 sau litere. Ați dori aceeași cantitate de energie pe întreaga placă, fără pete fierbinți sau întunecate. Pentru aceasta, sursa de energie trebuie să aibă o anumită distanță de planul de expunere și aveți nevoie fie de o gamă foarte strânsă de surse UV (cum ar fi LED-urile UV, care pot fi destul de scumpe), fie de un design reflector eficient pentru sursele UV ai la îndemână, ceea ce am venit cu mine.
• Timp de expunere: habar n-am de cât de rapidă este această sursă cu material placat cu cupru pozitiv presensibilizat, deoarece nu am folosit niciodată aceste lucruri, dar cu fotorezistent cu film uscat se simte foarte repede. Ca sub două minute repede. Problema este că nu sunt cu adevărat calificat să interpretez corect rezultatele, așa că trebuie să mai adun câteva opinii despre acesta.

Deci, deși este un cost foarte redus, această versiune vă va permite să obțineți rezultate care să se potrivească sau (în unele cazuri) chiar să le depășească pe cele ale dispozitivelor care sunt de până la 10 ori mai scumpe.

Pasul 1: Instrumente necesare

• Foarfece puternice
• Un fel de ferăstrău sau (de preferință) CNC-router pentru a tăia șabloanele reflectorului
• Tăietor de spumă cu sârmă fierbinte (foarte ușor de făcut!)
• Pistol de lipit fierbinte
• Șurubelniță veche (orice fel va face)
• Fier de lipit, tăietor de sârmă
• Sursa de aer cald. O brichetă va merge, dar o stație de refacere a aerului cald este mai frumoasă:)

Pasul 2: Materiale

• Lampă UV pentru întărirea unghiilor ca aceasta
• 300x220x100mm bucată de XPS sau o placă de spumă similară (dacă nu puteți obține materialele de 100mm, puteți utiliza un material mai subțire, asigurați-vă că este de cel puțin ~ 60mm)
• instalatori banda de aluminiu
• sârmă
• tub micșorat
• legaturi de cablu
• lipit
• banda adeziva
• lipici fierbinți
• două bucăți de resturi de placaj, carton gros, material PCB sau similar, cu dimensiuni de cel puțin 110x60mm

Pasul 3: Descărcări

Iată fișierele pentru realizarea șabloanelor reflectorului și ilustrarea îmbunătățită a plăcii de calibrare.

Pentru șablonul reflectorului există două fișiere cu cod g, unul pentru frezare și unul pentru tăierea cu laser. Există, de asemenea, un SVG. Imaginea de pe bord este furnizată ca fișier vultur și ca fișier PS inversat.

Pasul 4: Desprindeți lampa UV de întărire a unghiilor

În primul rând, trebuie să obțineți corpurile de iluminat și PCB-ul de la lampa de întărire a unghiilor. Deșurubați toate șuruburile, deconectați toate dopurile și desfaceți firele pentru corpuri, deoarece acestea trebuie oricum alungite.

Apoi tăiați corpurile de iluminat din incintă. Asigurați-vă că nu faceți acest lucru cu lămpile instalate, altfel ar putea frâna! Nu trebuie să lucrați foarte curat, trebuie doar să aveți grijă să tăiați excesul de material de pe partea în care va intra lampa, deoarece acesta va fi lipit de reflector și, prin urmare, trebuie să fie la culoare.

Pasul 5: Calculați reflectorul și creați un șablon

Dacă nu asta e treaba ta, poți sări peste acest pas, pentru că am făcut-o pentru tine.:)

Pentru cei care vor să știe, iată:

Un reflector parabolic este un mod frumos de focalizare a razelor paralele într-un singur punct, dar funcționează și invers.

Așa cum ați fi observat până acum, tuburile UV din uscătorul de oje nu sunt tuburile fluorescente rotunde obișnuite cu un contact la fiecare capăt, deoarece sunt utilizate în majoritatea unităților comerciale hobbyist.

Deci, reflectorul nostru nu este nici o formă de parabolă obișnuită, ci două suprapuse.

Iată măsurătorile din tuburi:

Diametrul tubului = 11mm

Tubul decalat de la centru = 7,5 mm

Lățimea totală a reflectorului = 110 mm (jumătate din planul de expunere)

Punct focal dorit = 12 mm (lasă aproximativ 6 mm între peretele exterior al tubului și peretele reflectorului. Ar trebui să fie suficient, deoarece tuburile nu se încălzesc foarte mult)

Pentru o parabolă obișnuită, care se traduce prin aceste valori:

Lățimea parabolei = 95mm

Focus parabola = 12mm

Ecuația pentru o parabolă (inclusiv focalizarea) merge astfel:

y = x ^ 2 / 4f unde x este jumătate din lățime sau diametru, f este distanța focală și y este înălțimea pe care vrem să o cunoaștem.

Cu valorile noastre conectate, ecuația arată astfel:

y = 47,5 ^ 2/4 * 12 = 2256,25 / 48 = 47

Deci, y-ul nostru la x = 47,5 este 47. Acum, tot ce trebuie să facem este să trasăm două dintre aceste parabole și să le suprapunem la distanță de 15 mm. Există diverse modalități de a face acest lucru. Am folosit freeCAD, care probabil nu este cel mai bun mod de a face acest lucru, așa că nu voi intra în el.

Odată ce ați obținut o reprezentare grafică a formei reflectorului, nu mai rămâne decât să găsiți o modalitate de a-l transfera către un obiect fizic, care se poate face cu ajutorul unui tăietor cu laser, a unei mori CNC sau a modului de modă veche, cu un ferăstrău și multe înjurături. Amintiți-vă că materialul dvs. șablon trebuie să reziste la căldura tăietorului de sârmă fierbinte.

Pasul 6: Tăiați reflectorul

Înainte de a tăia singura bucată de stoc de spumă, este o idee bună să te antrenezi puțin. De asemenea, înainte de a tăia forma reală a reflectorului, ar trebui să tăiați toate celelalte adâncituri pe care le doriți în blocul de spumă (pentru montare și pentru a găzdui placa de alimentare pentru lămpile UV). Puteți face găuri de montare încălzind o șurubelniță veche cu o brichetă sau un pistol cu aer cald și introducând-o în spumă.

Prindeți șabloanele pe placa de spumă, astfel încât să fie exact opuse una față de cealaltă. Puteți folosi adeziv fierbinte pentru aceasta, dar aveți grijă să nu folosiți prea mult, astfel încât să le puteți scoate fără a distruge spuma mai târziu. Apoi decupați spuma sub șabloane cu un tăietor de sârmă fierbinte. Rețineți că lungimea de tăiere a firului fierbinte trebuie să fie de cel puțin toată lățimea reflectorului, adică 300 mm.

Dacă o jumătate a reflectorului este terminată, îndepărtați cu atenție șabloanele și lipiți-le de jumătatea rămasă. Decupați spuma, îndepărtați șabloanele și ați terminat cu acest pas.

Câteva cuvinte despre realizarea și utilizarea unui tăietor de sârmă:

Am făcut una foarte simplă din câteva bucăți de fier vechi, niște sârmă și o coardă E de la o chitară electrică (ecartament.009, dacă îmi amintesc corect). Lucrul dificil este să găsești o sursă de alimentare adecvată. Dacă nu aveți acces la o sursă de alimentare pe bancă de laborator, va trebui să experimentați ce sursă de energie vă va oferi temperatura potrivită. Oamenii de pe web par să fi avut succes cu diferite tipuri de negi sau baterii. Cel mai bun mod pe care l-am văzut în jur este să folosesc o baterie LiPo cu un controler de viteză periat și un servo tester. Nu utilizați baterii LiPo fără un regulator de viteză, cu excepția cazului în care știți absolut ce faceți, s-ar putea să vă explodeze!

Iată un videoclip foarte bun care explică totul în detaliu.

Pasul 7: Faceți reflectorul reflectant

Deși radiațiile UV fac parte din lumina vizibilă care este în jurul nostru, proprietățile sale sunt destul de diferite de cele ale luminii vizibile. O oglindă care funcționează pentru lumina vizibilă ar putea să nu funcționeze deloc pentru UV. Cu toate acestea, aluminiul este cunoscut ca fiind foarte reflectiv în spectrul UV. Prin urmare, aceasta este ceea ce vom folosi pentru a acoperi reflectorul.

Am folosit bandă de instalatori din aluminiu, care este ușor de utilizat și funcționează așa cum este publicat (adică reflectă radiația UV), dar costă puțin (până la 10 USD pe rolă). Dacă aveți un buget restrâns, s-ar putea să scăpați de folie de aluminiu din bucătărie, dar aș sfătui acest lucru, pur și simplu pentru că îmi imaginez că ar fi o durere uriașă în fund pentru a încerca să aranjați lucrurile crocante. De asemenea, banda instalatorilor este autoadezivă, ceea ce vă scutește de durerea de cap de a găsi un fel de adeziv care să nu topească spuma din care este fabricat reflectorul.

Pasul 8: Montați corpurile de iluminat

Acum puteți instala lămpile în corpurile de iluminat. Așa este, instalați lămpile înainte de a lipi corpurile de iluminat pe reflector. Acest lucru se datorează faptului că este mult mai ușor să reglați lămpile pentru a fi în centrul reflectorului, decât fără lămpile instalate.

Acum această parte este importantă:

Focalizarea reflectorului este exact la 12 mm deasupra celui mai adânc punct al reflectorului, astfel încât centrul tuburilor UV trebuie să fie cât mai aproape de focalizarea respectivă. Rețineți, de asemenea, că reflectorul nu este într-adevăr o parabolă, ci două suprapuse, în schimb, deoarece lămpile UV au două tuburi paralele.

Pasul 9: Cablare

Cu toate lămpile în poziție, puteți conecta totul și monta sursa de alimentare în locașul tăiat înainte. Extindeți firele pentru corpurile lămpii și asigurați-vă că ați izolat corect toate punctele care transportă rețeaua electrică sau tensiunea înaltă.

Trageți-l pentru un test și, dacă totul funcționează, treceți la pasul final.

Pasul 10: Montare și calibrare

Pentru ca efectele de colimare și omogenizare ale reflectoarelor să funcționeze corect, aveți nevoie de o distanță de aproximativ 40 cm între marginea reflectorului și planul de expunere. Mi s-a părut cel mai ușor să montez expozantul sub un raft și să am planul meu de expunere pe un alt raft sub el.

Pentru a vă menține PCB-ul și lucrările de artă la locul lor, puteți folosi o foaie de sticlă (mai bine două strânse împreună) sau o masă / sac de vid (de departe cea mai bună soluție). Am făcut o pungă de vid foarte brută (dar funcțională) dintr-o pungă de congelator de dimensiuni medii, o bucată de furtun de plastic și un pic de adeziv fierbinte. Bandați ilustrația pe tablă, puneți-o în pungă, conectați-o la un fel de vid (există pompe de acvariu ieftine care pot fi modificate, o seringă mare (> = 50ml) va funcționa și sau, dacă orice altceva eșuează, bagă furtunul în gură și suge-l:))

EDIT: Am constatat că o seringă de 60 ml și o clemă din magazinul de îmbunătățiri la domiciliu au făcut pompa de vid ideală. Vezi poza!

Cu toate acestea, înainte de a putea utiliza expozantul, trebuie să-l calibrați, astfel încât să știți cât timp trebuie să expuneți. Știu două moduri de a face acest lucru și numai unul dintre ele poate fi făcut fără a fi nevoie să cumpăr lucruri suplimentare, așa că acesta va fi cel despre care voi discuta aici.

Am făcut un aspect mic (într-adevăr, este minuscul!), Care este un tabel cu un „contor” într-o coloană și urme de lățime descrescătoare în cealaltă. După ce ați încălzit expozantul timp de ~ 10 minute (trebuie să faceți acest lucru de fiecare dată când doriți să expuneți o placă, pentru rezultate consistente) începeți să expuneți placa cu toate rândurile, cu excepția „10 minute” acoperite de ceva opac (de exemplu, un plastic card cadou, asigurați-vă că este într-adevăr opac!). După un minut trageți puțin cardul pentru a descoperi rândul „9 minute” și așa mai departe. După expunere, lăsați placa să stea într-un loc rece și întunecat pentru câteva minute (5-30) și dezvoltați-o ca de obicei. Chiar și fără gravarea plăcii, ar trebui să aveți o cifră de timp cât trebuie să expuneți plăcile pentru cel mai bun rezultat posibil. Iată o imagine despre cum ar trebui să arate o urmă expusă și dezvoltată corespunzător.

Cealaltă modalitate de a face acest lucru este utilizarea unei Scale Stouffer așa cum este descris aici.

Pasul 11: Concluzii și mulțumiri

În timp ce PCB-urile fabricate din fabrică sunt mai ușor accesibile ca oricând, există încă câteva nișe în care DIY este o alternativă fezabilă. Imaginați-vă că aveți nevoie de o placă făcută chiar acum, sau de una singură, dar una mare, sau de numeroasele iterații prin care poate trece o placă în curs de dezvoltare. În astfel de cazuri, a avea 10 plăci făcute de fiecare dată când aveți nevoie de unul s-ar putea scumpi puțin, ca să nu mai vorbim de așteptarea a +4 săptămâni pentru ca acestea să ajungă la ușa dvs.

De asemenea, există nenumărate opțiuni pentru fabricarea PCB-urilor acasă, inclusiv rutare de izolare și transfer de toner, dar metoda tradițională (prelucrarea fotochimică) produce de departe cele mai bune rezultate.

Expozantul din acest instructable se bazează foarte mult pe sursa UV descrisă aici, dar designul lor este încă de zece ori mai scump de construit decât acesta. Un lucru are designul lor, dar nu am adăugat încă este grila de colimare, în principal pentru că dispozitivul de tăiat cu laser de la spațiul nostru local de producție a fost rupt săptămâni întregi, așa că nu am putut face unul. Aș putea adăuga unul mai târziu și să raportez rezultatele, dar pentru moment sunt foarte mulțumit de rezultatele acestei versiuni super ieftine.

O altă mare sursă de inspirație au fost diversele videoclipuri și instrucțiuni ale genialului David Windestål de pe rcexplorer.se. Tipul ăsta are niște abilități cu adevărat nebunești!

Dacă aveți comentarii, corecții sau ceva, vă rugăm să comentați. Dacă sunteți interesat de celelalte proiecte ale mele, puteți consulta blogul meu.

Pasul 12: Mai multe calibrări și rezultate din lumea reală

Primul design al plăcii de calibrare pe care l-am realizat a fost un aspect rapid și murdar pe care l-am făcut fără să mă gândesc prea mult la asta. Dar am vrut să aflu de ce era capabil cu adevărat noul meu expozant, așa că am făcut unul îmbunătățit, de data aceasta cu patru grupe de urme verticale, 7, 6, 5 și 4 mil cu spații corespunzătoare. Rețineți că rezoluția de 5 / 5mil anunțată a fost de la designul original think and tinker, care are o grilă de colimare. După cum arată imaginile, această grilă nu pare a fi necesară pentru a atinge 5 / 5mil.

EDITAȚI | ×:

Am făcut încă un design de placă de calibrare, pe care îl expusem pe film, pentru a ști o dată pentru totdeauna ce este ce. Ei bine, acum știu. Chiar și cu lucrări fotografice reale 5/5 mil este cel mai bun care este practic realizabil. 4 / 4mil funcționează, dar la acest nivel contează orice fir de murdărie, iar laboratorul meu de acasă nu este suficient de curat. Nu e ca și cum aș folosi de obicei ceva mai mic de 10 mile oricum (cu excepția anumitor urme de picioare, evident), chiar și când am plăcile făcute într-o fabrică.

Deci, sunt mulțumit de cum sa dovedit asta? Pariez că sunt! O unitate de expunere pentru mai puțin de 30 de euro care este capabilă de caracteristici de 5 / 5mil (și, în teorie, chiar mai mult), singurul dezavantaj este că nu este la fel de simplificat ca acele noi cutii fanteziste cu LED-uri, toată lumea construiește acum. Dar, fără îndoială, mult mai ieftin!